基于CS32F407的雙通道旋變解碼系統設計
電子技術應用
周智，李志強
中國電子科技集團公司第五十八研究所
摘要： 為提高旋轉變壓器電機轉子位置信號的測量精度，設計開發了一種基于CS32F407的雙通道旋變解碼系統。系統由2路旋轉變壓器編碼信息采集輸入電路、2路正弦激勵信號輸出電路、MCU控制單元、通信單元、接口單元、電源電路組成。以CS32F407 MCU為處理核心，通過兩路SPI接口采集粗機和精機解碼芯片CAD2S1210數據，采用改進的多極旋變解碼算法解算機械軸角，并通過USART接口上傳位置信息至顯控單元。系統支持21 bit位置精度和2 kHz激勵信號頻率，經實際樣機驗證，位置誤差小于0.01°，運行穩定性滿足-40 ℃~60 ℃環境要求。結果表明，該系統測量精度高、抗干擾性強，可推廣至航空、工業控制等復雜場景。
中圖分類號：TM383.2；TP212.9 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256471
中文引用格式： 周智，李志強. 基于CS32F407的雙通道旋變解碼系統設計[J]. 電子技術應用，2025，51(9)：24-29.
英文引用格式： Zhou Zhi，Li Zhiqiang. Design of a dual-channel resolver decoding system based on CS32F407[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(9)：24-29.
中文引用格式： 周智，李志強. 基于CS32F407的雙通道旋變解碼系統設計[J]. 電子技術應用，2025，51(9)：24-29.
英文引用格式： Zhou Zhi，Li Zhiqiang. Design of a dual-channel resolver decoding system based on CS32F407[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(9)：24-29.
Design of a dual-channel resolver decoding system based on CS32F407
Zhou Zhi，Li Zhiqiang
The 58th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation
Abstract： To improve the measurement accuracy of the rotor position signal for resolver motors, a dual-channel resolver decoding system based on CS32F407 was designed and developed. The system consists of two resolver encoding information acquisition input circuits, two sinusoidal excitation signal output circuits, an MCU control unit, a communication unit, an interface unit, and a power supply circuit. With the CS32F407 MCU as the processing core, data from the coarse and fine resolver decoding chips CAD2S1210 were collected via dual SPI interfaces, and the mechanical shaft angle was calculated using an improved multi-pole resolver decoding algorithm, with position information uploaded to the display and control unit through the USART interface. The system supports a maximum position resolution of 21 bits and an excitation signal frequency of 2 kHz. Prototype verification shows that the position error is less than 0.01°, and operational stability meets environmental requirements ranging from -40℃ to 60℃. The results demonstrate high measurement accuracy, strong anti-interference capability, and applicability to complex scenarios such as aerospace and industrial control.
Key words : CS32F407；dual-channel resolver；CAD2S1210；MCU；improved algorithm for multi-pole resolver
引言
以旋轉變壓器[1-2]為主的角度位置檢測[3-4]已廣泛應用于航空、航天、船舶、汽車電子、工業控制、軍事等領域。相較于霍爾傳感器[5]、光電編碼器[6]和SIN/COS增量編碼器[7]等常見的測角傳感器，旋轉變壓器不僅結構簡單，在精度和可靠性方面占據優勢，還具備耐高溫、抗干擾性強等特點，能應用在各種復雜惡劣的環境[8-9]。
為提高測角的精度，一般會選用雙通道旋轉變壓器[10]，該旋變器由粗機和精機組合成一體，兩者處于同一套定、轉子鐵心內，各自具備獨立的單極繞組和多極繞組。粗機通道負責確定大區間，進行大范圍測角；精機通道則負責在小范圍內實現精確測量[11]。旋轉變壓器輸出的是模擬信號，需要配合數字轉換器（RDC）或軟件碼等方式，將模擬角度值轉換成相應的數字位置角度信息[12-13]。雙通道旋轉變壓器還需要經過位置數據組合算法，對經軸角轉換器解碼后的粗精機兩路位置角度進行數據組合，以獲得更高精度的位置信息[13]。為實現復雜環境下的位置角度準確檢測，設計了一種基于CS32F407的雙通道旋轉變壓器解碼系統，該系統配合多極旋變解碼改進算法，對位置角度進行了誤差補償，并通過限幅濾波&平均濾波組合方案，降低了信號的噪聲干擾。
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作者信息：
周智，李志強
（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇 無錫 214062）
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